构建电化学生物传感器10课件

研究背景及意义1研究思路2主要研究内容3总结4答辩目录Contents研究背景及意义疾病诊断环境监测食品安全发展高效、灵敏、廉价的定量分析检测技术仪器分析昂贵、耗时、操作复杂等电化学生物传感器检测原理电化学生物传感器是利用生物分子作识别元件，将与待测目标物特异性识别后产生的信号通过传导元件转化为可被检测的信号的一种分析检测装置。优点：该方法很好地结合了电化学的高灵敏度以及生物识别体系的高选择性，具有快响应、高选择、高灵敏、操作简单、低成本等优点，在分析检测中具有广阔的应用前景。生物传感器常用分析方法酶联免疫法核酸识别酶催化法近年来，基于生物免疫、酶催化以及核酸特异性识别的电化学生物传感器被广泛用于生物分析和重金属离子检测缺点：灵敏度低、操作繁琐、耗时长等，难以用于实际样品分析检测构建新型的放大技术，用于进一步提高电化学生物传感器的灵敏度及实用性。123电化学生物传感器电化学生物传感器中的信号放大策略采用功能纳米材料采用新型的生物放大技术采用新型的高灵敏检测仪器旨在利用DNA放大技术构建高灵敏、简单快速、实用性强的电化学生物传感器研究思路新的检测方式构建微型化检测装置，发展均相免固载的检测方式，实现简单快速的定量分析新的检测策略联合多种信号放大技术，发展新型的放大策略，用于构建高选择，高灵敏的电化学生物传感器一、基于CHA和ALP原位催化形成磷钼酸盐构建免标记的电化学生物传感器用于miRNA-155检测创新性：该体系将目光聚焦于ALP催化底物生成的副产物PO43-上，将其与钼酸钠反应原位生成具有电化学活性的磷钼酸盐直接用于目标物检测，克服了电极表面电活性物质固载量低和繁琐的标记过程，为电化学传感器的构建提供了一种新的思路。Talanta,2017,163,65-71.主要研究内容传感器的制备过程(A)电极修饰过程的逐步CV表征;(B)磷钼酸盐形成前后的DPV表征(a.形成前;b.形成后)双峰分别对应于PMo12O403-和H2PMo2VMo10VIO403-之间的两个电子连续转移的过程其反应方程式为：PMo12O403–+2e+2H+=H2PMo2VMo10VIO403-(I)H2PMo2VMo10VIO403–+2e+2H+=H4PMo4VMo8VIO403-(II)传感器的逐步修饰过程及界面表征(A)CHA可行性PAGE分析(B)AuNPs的TEM表征(C)ALP对电化学信号的影响(a.不含ALP;b.含有ALP);(D)不同纳米载体的DPV响应(a.AuNPs;b.PSC@AuNPs)ABCD检测范围：10fM-1nM；检出限：1.64fM传感器对miRNA-155的响应性能传感器对不同浓度miRNA-155的响应信号(A)及线性关系(B)选择性分析2pM目标miRNA,20pM干扰物重现性分析批内5根电极，变异系数2.46%稳定性分析100个循环后，电流信号降低5.37%传感器具有较好的选择性、重现性及稳定性传感器的性能分析1.年度作概述利用功能化的MWCNTs作为基底材料，不仅能促进电极界面电子传递，同时能够吸附生成的PMo12O403-，为传感器的高稳定性做提供了保障03将CHA放大技术与纳米复合材料及酶催化放大技术相结合，显著的增强电化学响应信号，极大的提高了传感器的灵敏度02利用ALP催化产生的PO43-原位生成具有电化学活性的电子媒介体直接用于目标物的定量检测，克服了电化学信号物质固载量少和繁琐的标记过程01小结二、基于DNAzyme辅助的目标物循环和HCR放大策略构建的DNA水凝胶电化学阻抗生物传感器用于Hg2+检测新颖性：巧妙地利用DNA水凝胶导电性能差的性质，结合杂交链式反应将其引入到电极表面作为信号放大元件，极大的提高了传感器的灵敏度，为构建阻抗型的电化学传感器提供一种新的策略Biosens.Bioelectron.,2017,98,466-472.主要研究内容传感器的制备过程SEM表征PAGE表征EIS验证经分析，HCR介导DNA水凝胶的合成是成功的HCR介导DNA水凝胶表征电极逐步修饰过程中的EIS表征(A)和CV表征(B)HCR介导的信号放大(C)及DNA水凝胶介导的信号放大(D)电极界面表征及放大效果分析传感器对目标物的分析性能研究传感器对不同浓度Hg2+在的EIS响应及标准曲线检测范围：0.1pM-10nM检出限：0.042pMSamplesHg2+spiked(M)Hg2+recovered(M)Recovery(%)RSD(%)12×10-121.904×10-1295.23.222×10-112.025×10-11101.36.832×10-102.047×10-10102.44.845×10-104.904×10-1098.15.151×10-91.033×10-10103.36.5选择性分析加标回收实验1.年度作概述将DNAzyme介导的目标物循环与HCR相结合，在电极表面引入一层DNA水凝胶作为信号放大元件，为构建阻抗型的电化学生物传感器提供了一种新的方法02利用Hg2+与T碱基特异性识别作用激活多组分的Mg2+-DNAzyme以诱发HCR，为该传感器良好的选择性提供了保障01小结三、基于双重Pb2+-DNAzyme辅助的反馈放大策略构建免固载微型化电化学检测系统用于Pb2+检测新颖性：首次将两条Pb2+特异性DNAzyme整合于一个体系中，以诱导两条不同路径的滚环扩增反应，构建一种新型的反馈扩增策略。同时该体系提出了一种简单、高效的方法用于构建碳纤维微电极并将其与商用微量移液管组合，构建了一个微型化电化学检测系统，可将分析试样体积降低至10μL。Biosens.Bioelectron.,UnderRevision.主要研究内容电化学微型化检测系统的制备过程碳纤维微电极工作规划工作总结(b)(A)微型化电化学装置的稳定性；(B)微型化电化学装置的可重用性5.14%1.38%微型化检测装置性能分析Pb2+-DNAzyme活性Urea分析（A）剪切模式I示意图及（B）8-17DNAzyme的剪切活性分析（C）剪切模式I示意图及（D）RCA产物中GR-5DNAzyme的剪切活性分析(A)反馈扩增可行性的PAGE表征；(B)不同放大策略的的ACV曲线(a.空白；b.8-17DNAzyme诱导RCA；c.反馈放大策略)及其对应的比色表征反馈放大的可行性及其信号增益效果检测范围：0.2pM-100nM；检出限：0.048pM传感器对Pb2+的响应性能传感器对不同浓度Pb2+的响应信号(A)及线性关系(B)0.2pM0.5pM1pM5pM10pM50pM100pM500pM1nM10nM100nM微型化检测系统性能分析选择性分析批间重现性分析SamplesFound(M)Recovery(%)RSD(%)(n=3)AASFound(M)Relativeerror(%)1(107°4′1″E,29°49′19″N)16.5106.73.715.47.12(107°22′39″E,29°43′6″N)17.296.12.817.9-3.93(107°43′40″E,29°52′29″N)25.4103.23.124.63.34(108°43′36″E,30°55′27″N)16.094.73.416.9-5.35(109°52′46″E,31°4′30″N)12.797.73.513.0-2.3长江水样检测提出了一种简单、高效、环保的方法用于制备碳纤维微电极，并将其用于构建微型化电化学检测装置，将分析试样体积成功的降低至10µL03采用双重Pb2+-DNAzyme作为识别元件用以介导两条不同路径的RC